EP2740142A1 - Anode mit linearer haupterstreckungsrichtung - Google Patents

Anode mit linearer haupterstreckungsrichtung

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EP2740142A1
EP2740142A1 EP12775119.6A EP12775119A EP2740142A1 EP 2740142 A1 EP2740142 A1 EP 2740142A1 EP 12775119 A EP12775119 A EP 12775119A EP 2740142 A1 EP2740142 A1 EP 2740142A1
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EP
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anode
focal
anode body
cooling channel
lining
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Stefan Gerzoskovitz
Hannes LORENZ
Jürgen SCHATTE
Hannes Wagner
Andreas WUCHERPFENNIG
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Plansee SE
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Definitions

  • the present invention relates to an anode with linear
  • Main extension direction for an X-ray device and a method for the production of an anode with linear main extension direction for an X-ray device.
  • Anodes for X-ray devices are known in principle. They are used in conjunction with a cathode to emit X-rays by electron bombardment. For this purpose, known anodes in the
  • X-ray devices are usually as a solid anode with a Stehanode
  • Burning spot or designed as a rotary anode with a focal path Stehanoden serve as a fixed components to be bombarded with an electron beam and then emit the desired X-ray radiation.
  • rotary anodes a focal track covering is provided, which is arranged rotatingly on a disc. Due to the rotation of the disk, only a part of the focal point covering is always hit by the electron beam, so that the remaining area of the focal point coating can cool down.
  • Stehanoden or rotary anodes necessary are also in addition to the rotation also mechanically movable over a certain range.
  • a computed tomography system in particular a three-dimensional acquisition of X-ray images is desired, so that not only the rotary anode itself rotates, but beyond that the entire X-ray device has to be movable.
  • the necessary mechanical components that are necessary for the relative movement on the one hand very loud in use and beyond error prone.
  • linear extensions for the anodes are used as anodes for X-ray devices. This makes it possible to achieve a reduction of the mechanically moved parts.
  • Known anodes however, also have the disadvantage of a linear extent that they allow very short focal lengths or only short focal length segments. Otherwise, so with longer
  • Main extension direction for an X-ray device and to provide a method for the production of such an anode, with the help of which long focal lengths with high mechanical stability can be achieved.
  • this goal should be achieved in a cost effective and simple manner.
  • An anode according to the invention with a linear main extension direction for an x-ray device has an anode body and a focal point lining, which is connected in a material-locking manner to the anode body at a focal point lining volume section of the anode body.
  • Such an anode according to the present invention may also be referred to as an X-ray anode with a main linear extension direction.
  • An anode according to the invention is characterized in that at least one cooling channel for the cooling of the anode body and the Brennbahnbelags is disposed in the interior of the anode body and at least the Brennbahnbelags volume portion consists of a material having at least one base matrix of refractory metal. Furthermore, it is provided in the case of an anode according to the invention that the focal-web covering volume section extends as far as the cooling channel.
  • anode according to the invention is under a linear
  • the anode can be formed, for example, substantially barren, this bar has a rectangular shape. Also, a cuboid, the at least over part of its course a
  • Curvature is in the context of the present invention, an anode with linear main extension direction.
  • the anode is in particular a static anode, which is not rotating but possibly designed to be movable. It therefore differs explicitly from a known rotary anode. It also differs from a purely static anode with a focal spot, since on the anode, a focal track coating is provided, which has a variety of
  • Such an anode can be used, for example, with a large number of cathodes, as can be provided, for example, by so-called carbon nanotubes (CNT).
  • CNT carbon nanotubes
  • the movable design of the anode is given in particular on a small scale, so that small compensation shifts or Angular changes of the anode can be generated by such mobility.
  • the material bond can be achieved in different ways.
  • the focal-path coating is embodied directly in a material-locking manner with the focal-web covering volume section. This would be done, for example, by melting and melting the focal-web covering volume section.
  • Brennbahnbelags be achieved.
  • one or more layers achieve the desired material bond.
  • a solder joint would provide one or more of such layers as a material bond. If more than one layer is used for the material bond, then it is significant that each of these layers is in cohesive connection with the adjacent layer, or with the focal point lining and / or the Brennbahnbelags-volume portion. In such a case, therefore, a cohesion of substances would exist.
  • the focal track coating in particular as a single focal point lining.
  • Inventive design of the firing lining is preferably in an unsegmented manner, so that a substantially arbitrarily long
  • Furrow lining can be created.
  • a limitation of the length of the focal point lining is basically not given here. This is achieved by providing a base matrix of refractory metal for the material of the fur coulter bulk portion.
  • a high melting point of the focal point lining volume section is accompanied by a high melting point of the focal point lining itself.
  • Thermal expansion coefficient accompanied, approach by an inventive design, the thermal expansion coefficients of the focal point lining volume section and the Brennbahnbelags.
  • the two differ Thermal expansion coefficient only very low, especially in percentage terms.
  • the firing track coating is heated by the bombardment with electrons.
  • Heating leads to the fact that the removal of the heat downwards also heats the underlying focal point covering volume section. Along with this heating occurs a thermal expansion of the
  • an anode By providing a material with at least one base matrix of refractory metal for the focal zone covering volume section, an anode is provided whose differences in the thermal expansion between the track surface and the focal length of the kerf lining are only very small. Due to the low
  • Focal web lining volume section can be seen, this risk is reduced or minimized by the present invention. As a result of this reduction of the risk of tearing and bending, a significantly longer extension of the focal point lining in an anode according to the invention can be carried out. Compared to known anodes, it is also possible in the case of an anode according to the invention to achieve individual focal-web coverings which are one or even several meters long.
  • Focal length of the kerf lining smaller than 5 ⁇ 10 "6 1 / K, in particular smaller than 2 ⁇ 10 " 6 1 / K.
  • the material of the focal track can, for example, at least mainly
  • Molybdenum or tungsten is a tungsten-based alloy.
  • tungsten-based alloy it is understood to mean an alloy which has more than 50 percent by weight tungsten.
  • Another component of such an alloy may be, for example, rhenium.
  • high-melting metal is to be understood in particular as meaning a metal whose
  • the materials for both the focal track coating and the focal length of the kerf lining, in particular its at least one base matrix, are preferably recrystallized materials.
  • the cooling channel can be a simple bore, or even a more complex one
  • the cooling channel it is possible for the cooling channel to be delimited by a separate wall which bears against the anode body. It is also possible that such a pipe for the formation of the wall, for example, from another material, such as possibly copper or steel, is made. Of course, pipes of materials are conceivable, which correspond to the material of the anode body, in particular of the focal point lining volume section. It is also advantageous if the walls themselves are formed integrally with the anode body and / or the focal-web covering volume section.
  • An anode according to the invention can be further developed such that the anode body is monolithic. Under a monolithic
  • Training is the production of a single piece of material to understand. In this case, a particularly compact and particularly dense production can be achieved, in particular with regard to the cooling channel. Furthermore no additional connection steps of individual components must be carried out for the anode body. This also means that the
  • Focal length of the lining volume is a monolithic component of the anode body. Despite the monolithic design, a different material configuration of the focal point lining
  • Be provided volume portion compared to the rest of the anode body.
  • the part which has the focal-web covering volume section and in which the cooling channel runs is a monolithic part.
  • the part which has the focal-web covering volume section and in which the cooling channel runs is a monolithic part.
  • a temperature across the various components is substantially continuously distributed.
  • Such an embodiment may be referred to as a particularly advantageous, in particular as an ideal state.
  • the anode body essentially consists of a single material, namely the material of the focal-web covering volume section.
  • the anode body essentially consists of a single material, namely the material of the focal-web covering volume section.
  • a monolithic embodiment of the anode body but also a material-uniform embodiment of the anode body is required in this embodiment.
  • an anode according to the invention, in particular the anode body can be made.
  • an advantage is achieved in use.
  • no composite stresses in the material of the anode body are possible because of the same material
  • Connecting sockets are preferably not monolithic, but part of the anode body. They too can be made of the same material as the focal length of the kerf lining.
  • the focal point lining and the anode body are monolithic.
  • Anode body made of tungsten, or have a
  • Tungsten-based alloy as the basic matrix.
  • This embodiment entails that the track surface and anode body through the monolithic Embodiment produce the desired material connection and beyond for all preferably one and the same material is used. This brings, in addition to the still further simplified production, an ideal state with regard to the resulting composite stresses between the individual components, namely the focal-web covering volume section, the remainder of the
  • the anode body is designed to be at least two parts, the individual parts extending along the main extension direction of the focal point lining and being connected to one another in a material-locking manner.
  • particularly inexpensive curved anodes can be produced, that is to say an anode which is oriented along a curved line along its main longitudinal direction.
  • two half-shells can be produced, from each of which opposing contact surface a cutout for the production of the cooling channel takes place. Alignment possibilities for the individual components to each other are possible to the individual
  • the bonding is preferably carried out by a cohesive method, such as by a soldering or welding process.
  • the cooling channel is formed by at least two parts of the anode body. In this way, an even freer geometry of the channel becomes possible.
  • the explicit position of the channel within the anode body, as well as the course of the cooling channel and possible variations of the cross section of the cooling channel are possible by this embodiment by an appropriate control of the milling process in the production of the cooling channel.
  • the cooling channel is formed in a vacuum-tight manner in the anode body. In such an embodiment, the cooling channel is formed directly, so to speak. Another sealing, such as by separate hoses or pipes, is not required. A post-processing to produce the vacuum tightness can therefore refrain.
  • vacuum-tight is in the context of the present invention, a cooling channel to lead, according to the measurement method according to DIN
  • EN 13185 has a helium leak rate that is less than or equal to 1x10 -8 mbar / s according to Group A measurement procedures, so that the cooling channel can be cost-effectively and directly formed to carry a cooling fluid to provide, for example, sockets to introduce the coolant in the desired manner in the cooling channel, or to remove it from this cooling channel again.
  • the anode body has an acute-angled side surface, at least in the region of the focal-web covering volume section, on which the
  • connection in the X-ray device can be chosen freely, since the alignment of the focal point coating takes place due to the acute-angled adjustment of the side surface.
  • the orientation of the acute angle is preferably such that in the arrangement of the anode in the X-ray device in the desired direction the
  • the focal-web covering volume section consists of one of the following materials:
  • Molybdenum-based composite more than 50% by weight
  • a composite which is tungsten-based or molybdenum-based is, in particular, to be understood as the combination with another metal.
  • the other metal may be, for example, a metal with high thermal conductivity, such as copper.
  • pores are in a basic matrix of tungsten or a molybdenum matrix, or a refractory metal other than
  • the basic matrix of the refractory metal has the advantages that have already been described in the introduction of this invention with regard to the lower bending and the reduction of the risk of rupture of the integral connection between the focal point lining volume section and the track lining.
  • the pore sizes in a composite are preferably between 2 and 100 ⁇ ,
  • Such a pore size serves to ensure that sufficient heat dissipation by appropriately stored metals, and at the same time the necessary heat resistance in terms of melting point as well as in terms of the coefficient of thermal expansion is achieved.
  • a materially connected intermediate view is for example Lot. This can be produced by soldering the material connection to the track surface, as well as the focal point lining volume section.
  • the maximum of one intermediate layer reduces possible heat insulation by such an intermediate layer. It is ensured that, in spite of the arrangement of this intermediate layer for the integral connection, the fastest possible and most effective removal of the heat generated by the electron bombardment from the focal point lining becomes possible.
  • the complexity of an anode according to the invention is reduced, since only the application of a single intermediate layer is necessary. There a
  • refractory metal at least as a basic matrix for the
  • Focal length pad volume portion is used, in contrast to the high cost of rotary anodes, a gradual adaptation of the
  • the channel runs along the length of the focal length of the track with ever decreasing distance. Since the cooling fluid in the interior of the cooling channel absorbs heat via the course of the cooling channel, the heat difference in the course of the cooling channel will decrease towards the focal point lining. In order, nevertheless, for the furrow covering a substantially constant cooling
  • the cooling channel of the anode is designed for the direct guidance of a cooling fluid.
  • the cooling fluid is preferably a liquid.
  • the channel is thus formed correspondingly tight, in particular liquid-tight, so that an additional seal is no longer necessary.
  • an internal hose or an internal pipe can be prevented in this way.
  • the reduction of complexity brings with it cost advantages in manufacturing and material selection.
  • possible bond stresses between additionally necessary materials of the otherwise additionally necessary seals in this embodiment are avoided.
  • the wall of the cooling channel is therefore already part of the anode body or part of the focal point lining volume section.
  • the focal-web lining has a length which is greater than twice the width of the focal-web lining.
  • lengths of 20 to 1500 mm are advantageous.
  • the long lengths of over one meter for a Brennbahnbelag are advantageous because despite the manufacturing costs, a particularly large anode according to the present invention can be produced.
  • even a few anodes according to the present invention can be a particularly large area for X-ray monitoring
  • the width of a focal track covering according to the invention is for example 10 to 20 mm.
  • the factors relating to the length of the focal point lining are preferably greater than twice the width, in particular greater than five times the width, preferably greater than ten times the width of the focal point lining.
  • Another object of the present invention is a process for the production of an anode with a linear main direction of extension for a
  • Focal web lining volume portion of the anode body which consists of a material having at least one base matrix of refractory metal and extending to the cooling channel and
  • Hauterstreckung can be achieved, wherein the Hauterstreckungscardi extends along a straight line or along a line-shaped curvature.
  • Further connecting parts can then be carried out, for example, by a cohesive method, or together during the cohesive joining of at least the focal point covering.
  • Such connection parts are for example connection sockets for the cooling fluid or sealing plug for openings in the anode body.
  • FIG. 1 shows a schematic cross-section of a first embodiment of an anode according to the invention
  • FIG. 2a shows an embodiment of an anode according to the invention in
  • FIG. 2b shows a further embodiment of an anode according to the invention in a schematic cross section
  • FIG. 2c shows a further embodiment of an anode according to the invention in a schematic cross section
  • FIG. 3 shows a further embodiment of an anode according to the invention in a schematic cross section
  • FIG. 4a shows an anode according to the invention during a first
  • FIG. 4b shows the anode according to the invention according to FIG. 4a in a second embodiment
  • FIG. 1 shows a schematic cross-section of a first embodiment of an anode 10 according to the invention.
  • this embodiment is an anode body -20- with two
  • the first part -20a- of the anode body -20- in this case has the focal plane covering volume section -22-. Connected to this focal-web covering-volume section -22- is the focal-web covering -30-. Between the focal point lining -30- and the
  • Focal web covering volume portion -22- a single intermediate layer -50- is provided.
  • This single interlayer -50- is designed as a solder layer and is materially connected both to the focal-layer covering -30-, and to the focal-web covering volume section -22-.
  • both the intermediate layer -50- and the focal-layer covering -30- are recessed in the anode body -20-, in particular the first part -20a- of the anode body -20-. Since the Brennbahnbelag -30- is under very high electrical voltage, a flashover, so an arc, at the edges of the Brennbahnbelags -30- prevented by the recessed arrangement.
  • the cooling channel -40- is formed between the two parts -20a- and -20b- of the anode body -20-. Later, such training with reference to Figures 2a, 2b and 2c will be explained in more detail.
  • the cooling channel -40- for connection to a external coolant supply with a connection -60- provided.
  • This connection -60- is an inserted socket, which is connected to at least one or both parts -20a and -20b- of the anode body -20- by, for example, a cohesive connection method.
  • This cohesive connection is achieved in particular also by a soldering process.
  • the connection -60- can also protrude in other directions in other geometries, for example, from below into the cooling duct -40 lead. In this case, in particular, an application-specific alignment will take place so that the connection -60- is set with reference to the space required when using the anode according to the invention.
  • FIGS. 2a to 2c show three different variants, such as
  • Anoden stresses -20- to form the cooling channel -40- may be composed. All these variants have in common that, as in the embodiment of FIG. 1, the focal-web covering -30- is interconnected with the focal-web covering volume section -22- via a single intermediate layer 50.
  • the anode body -20- in all these three variants is in each case in several parts, in particular in two parts, of a first part -20a and a second part
  • Cooling channel -40- a round flow cross-section, so that in each case a semicircular free cross-section in the respective part -20a- and -20b- the
  • the first part -20a is preferably made entirely of the material of the focal point lining volume section, ie in particular of a tungsten or molybdenum-based alloy.
  • the second part -20b- of the anode body -20-, which terminates below the cooling channel, can also be made of a less expensive material, for example stainless steel or copper.
  • FIG. 2b Also shown in FIG. 2b is a two-part embodiment of the anode body -20-.
  • the cooling channel -40- is formed only in the lower part -20b- of the anode body -20-. This has the advantage of being a cutting Processing or other training of the
  • Cooling channel -40- only in one of the two parts -20a- and -20b- of the
  • the first part -20a- is placed on the second part -20b-.
  • the two parts -20a and -20b- of the anode body -20- are bonded to one another, for example by a material fit
  • FIG. 2 c shows an embodiment of an anode 10 according to the invention, in which the cooling channel 40 has a semicircular cross section.
  • the focal-web covering volume portion -22- is substantially equal to the first part -20a- of the anode body -20-.
  • the two parts -20a and -20b- are connected to one another in a material-bonded manner, so that a vacuum-tight closure of the cooling channel -40- is achieved.
  • the refractory metal is at least used as a base matrix for the focal length covering volume portion -22-
  • volume expansion reduced to a minimum. This accordingly also reduces the correspondingly necessary costs for the entire anode -10- since, for example, a less expensive material can be used for the second part -20b-.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a device according to the invention
  • Cooling fluid which passes through the connection -60- into the cooling channel -40-, will thus minimize the distance to the focal-layer lining -30- to be cooled over the course of the cooling channel -40-. So in the beginning a worse heat removal and at the end of the
  • Cooling channels -40- take place an improved heat dissipation. Since that is Cooling fluid heated over the course of the cooling channel -40- is through this
  • Figures 4a to 4d show a variant of the production of a
  • Anoden stresses -20- which is a substantially monolithic
  • Embodiment has.
  • the anode body -20- is manufactured from a substantially bar-shaped piece of refractory metal.
  • the corresponding side surfaces are machined and a side surface, which also at least partially forms the focal point covering volume section 22, is made at an acute angle by milling.
  • the cooling channel -40- is produced, for example, by machining in the form of the use of a drilling method.
  • the intermediate layer -50- in the form of a solder and the Brennbahnbelag -30- on the Brennbahnbelags- volume portion -22- be placed, so that by the cohesive bonding method, for example, a soldering process, the cohesive connection is prepared in accordance with the invention.
  • the cohesive bonding method for example, a soldering process
  • FIG. 5a to 5c show a variant in which a multi-part embodiment of the anode body -20- is used for the production of the anode -10-.
  • Anoden stresses -20- be prefabricated separately, so that, for example, by milling as a machining of the cooling channel -40- in the individual parts -20a- and -20b- of the anode body -20- can be formed. Subsequently, the individual parts are assembled so that the anode body -20- is produced by a cohesive joining of the parts -20a and -20b-. In this variant, it is also particularly easy to introduce an inner tube in the cooling channel -40-, since this only needs to be inserted before the two -20a and -20b- parts are connected together.
  • FIG. 5c shows the final step, in which, similar to FIG. 4c, the focal point lining -30- and the intermediate layer -50- are placed on top and formed for the material-locking connection.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anode (10) mit einer linearen Haupterstreckungsrichtung für eine Röntgenvorrichtung, aufweisend einen Anodenkörper (20) und einen Brennbahnbelag (30), der an einem Brennbahnbelags-Volumenabschnitt (22) des Anodenkörpers (20) stoffschlüssig mit dem Anodenkörper (20) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Anodenkörpers (20) zumindest ein Kühlkanal (40) für die Kühlung des Anodenkörpers (20) und des Brennbahnbelags (30) angeordnet ist und zumindest der Brennbahnbelags- Volumenabschnitt (22) aus einem Material mit wenigstens einer Grundmatrix aus hochschmelzendem Metall besteht, und dass sich der Brennbahnbelags- Volumenabschnitt (22) bis zum Kühlkanal (40) erstreckt.

Description

ANODE MIT LINEARER HAUPTERSTRECKUNGSRICHTUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anode mit linearer
Haupterstreckungsrichtung für eine Röntgenvorrichtung sowie ein Verfahren für die Herstellung einer Anode mit linearer Haupterstreckungsrichtung für eine Röntgenvorrichtung.
Anoden für Röntgenvorrichtungen sind grundsätzlich bekannt. Sie werden verwendet, um im Zusammenspiel mit einer Kathode durch Elektronenbeschuss Röntgenstrahlung auszusenden. Hierfür sind bekannte Anoden in dem
Zusammenspiel mit der Kathode zum Beispiel in Computertomographen oder Gepäckröntgengeräten eingesetzt. Die bekannten Anoden solcher
Röntgenvorrichtungen sind üblicherweise als feste Stehanode mit einem
Brennfleck oder als Drehanode mit einer Brennbahn ausgeführt. Stehanoden dienen dazu, als feststehende Bauteile mit einem Elektronenstrahl beschossen zu werden und anschließend die gewünschte Röntgenstrahlung auszusenden. Bei Drehanoden wird ein Brennbahnbelag vorgesehen, welcher rotierend auf einer Scheibe angeordnet ist. Durch die Rotation der Scheibe wird immer nur ein Teil des Brennbahnbelags von dem Elektronenstrahl getroffen, so dass der übrige Bereich des Brennbahnbelages abkühlen kann.
Nachteilhaft bei bekannten Anoden für Röntgenvorrichtungen ist es, dass diese eine relativ aufwändige Konstruktion notwendig machen, wenn eine hohe Auflösung bei hohen Energien erzielt werden soll. Dann sind entweder
Stehanoden oder Drehanoden notwendig, wobei solche Drehanoden darüber hinaus neben der Rotation auch zusätzlich mechanisch über einen gewissen Bereich bewegbar sind. Bei einem Computertomographen ist insbesondere eine dreidimensionale Erfassung von Röntgenbildern erwünscht, so dass sich nicht nur die Drehanode selbst rotierend bewegt, sondern darüber hinaus die gesamte Röntgenvorrichtung bewegbar sein muss. Die hierfür notwendigen mechanischen Bauteile, die für die Relativbewegung notwendig sind, sind einerseits sehr laut im Einsatz und darüber hinaus fehleranfällig. Es wurde bereits vorgeschlagen, dass als Anoden für Röntgenvorrichtungen sogenannte lineare Erstreckungen für die Anoden eingesetzt werden. Dies ermöglicht es, dass eine Reduktion der mechanisch bewegten Teile erzielbar wird. Bekannte Anoden weisen jedoch auch bei einer linearen Erstreckung den Nachteil auf, dass sie sehr kurze Brennbahnen beziehungsweise nur kurze Brennbahnsegmente ermöglichen. Anderenfalls, also bei längeren
Brennbahnen, würde die Gefahr des Verbiegens oder Aufreißens der
Verbindung des Brennbahnbelages zur Anode bestehen. Insbesondere bei den zu erwartenden hohen Einsatztemperaturen bei Computertomographen beziehungsweise bei Gepäckscannern von bis zu 3000° ist die Gefahr eines Verbiegens oder des Aufreißens hoch. So würde in einem solchen Fall zwar eine geringere mechanische Komplexität erzielbar sein, jedoch wäre eine Vielzahl von kurzen Brennbahnsegmenten notwendig. Neben der Erhöhung der Fertigungskomplexität für die vielen einzelnen Segmente der Brennbahn würde auf diese Weise auch das Problem der Überlappung einzelner
Brennbahnsegmente bestehen, die einem Beliebigen Setzen der
Brennbahnflecke grundsätzlich entgegensteht.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung die voranstehend beschriebenen Nachteile bekannter Anoden zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Anode mit linearer
Haupterstreckungsrichtung für eine Röntgenvorrichtung sowie ein Verfahren für die Herstellung einer solchen Anode zur Verfügung zu stellen, mit deren Hilfe auch lange Brennbahnen bei hoher mechanischer Stabilität erzielbar sind.
Insbesondere soll dieses Ziel in kostengünstiger und einfacher Weise erreicht werden.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Anode mit linearer
Haupterstreckungsrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren für die Herstellung einer Anode mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 15. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den
Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Anode beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann. Eine erfindungsgemäße Anode mit linearer Haupterstreckungsrichtung für eine Röntgenvorrichtung weist einen Anodenkörper und einen Brennbahnbelag auf, der an einem Brennbahnbelags-Volumenabschnitt des Anodenkörpers stoffschlüssig mit dem Anodenkörper verbunden ist. Eine derartige Anode gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch als Röntgenanode mit linearer Haupterstreckungsrichtung bezeichnet werden. Eine erfindungsgemäße Anode zeichnet sich dadurch aus, dass im Inneren des Anodenkörpers zumindest ein Kühlkanal für die Kühlung des Anodenkörpers und des Brennbahnbelags angeordnet ist und zumindest der Brennbahnbelags-Volumenabschnitt aus einem Material mit wenigstens einer Grundmatrix aus hochschmelzendem Metall besteht. Weiter ist bei einer erfindungsgemäßen Anode vorgesehen, dass sich der Brennbahnbelags-Volumenabschnitt bis zum Kühlkanal erstreckt.
Bei einer erfindungsgemäßen Anode ist unter einer linearen
Haupterstreckungsrichtung eine Erstreckungsrichtung zu verstehen, welche entlang einer geraden oder entlang einer gekrümmten Linie verläuft. Mit anderen Worten kann die Anode zum Beispiel im Wesentlichen barrenförmig ausgebildet sein, wobei dieser Barren eine quaderförmige Ausbildung besitzt. Auch ein Quader, der zumindest über einen Teil seines Verlaufs eine
Krümmung aufweist, ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Anode mit linearer Haupterstreckungsrichtung. Die Anode ist dabei insbesondere eine statische Anode, die nicht drehend aber möglicherweise beweglich ausgeführt ist. Sie unterscheidet sich also explizit von einer bekannten Drehanode. Auch unterscheidet sie sich von einer rein statischen Anode mit einem Brennfleck, da auf der Anode ein Brennbahnbelag vorgesehen ist, der eine Vielzahl von
Brennpunkten zur Verfügung stellt. Eine solche Anode ist zum Beispiel einsetzbar mit einer Vielzahl von Kathoden, wie sie zum Beispiel durch sogenannte Carbon Nano Tubes (CNT) zur Verfügung gestellt werden können. Die bewegliche Ausführung der Anode ist insbesondere im kleinen Rahmen gegeben, so dass kleine Ausgleichsverschiebungen beziehungsweise Winkelveränderungen der Anode durch eine solche Beweglichkeit erzeugt werden können.
Bei einer erfindungsgemäßen Anode kann der Stoffschluss in unterschiedlicher Weise erzielt werden. Grundsätzlich ist es möglich, dass der Brennbahnbelag direkt stoffschlüssig mit dem Brennbahnbelags-Volumenabschnitt ausgeführt ist. Dies würde zum Beispiel durch ein Auf- und Einschmelzen des
Brennbahnbelags erzielt werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass eine oder mehrere Schichten den gewünschten Stoffschluss erzielen. Zum Beispiel würde eine Lötverbindung eine oder mehrere solcher Schichten als Stoffschluss zur Verfügung stellen. Werden mehr als eine Schicht für den Stoffschluss verwendet, so ist bedeutsam, dass jede dieser Schichten mit der benachbarten Schicht, beziehungsweise mit dem Brennbahnbelag und/oder dem Brennbahnbelags-Volumenabschnitt miteinander in stoffschlüssiger Verbindung steht. In einem solchen Fall würde also eine Stoffschlusskaskade bestehen.
Bei einer erfindungsgemäßen Anode ist es möglich, dass der Brennbahnbelag insbesondere als ein einziger Brennbahnbelag ausgeführt ist. Die
erfindungsgemäße Ausbildung des Brennbelags ist dabei vorzugsweise in unsegmentierter Weise, so dass ein im Wesentlichen beliebig langer
Brennbahnbelag erstellt werden kann. Im Gegensatz zu den Problemen bei bekannten Anoden mit linearer Haupterstreckungsrichtung, ist eine Limitierung der Länge des Brennbahnbelags hier grundsätzlich nicht gegeben. Dies wird dadurch erzielt, dass eine Grundmatrix aus hochschmelzendem Metall für das Material des Brennbahnbelags-Volumenabschnitts zur Verfügung gestellt wird. Dies führt dazu, dass ein hoher Schmelzpunkt des Brennbahnbelags- Volumenabschnitts mit einem hohen Schmelzpunkt des Brennbahnbelags selbst einhergeht. Da ein hoher Schmelzpunkt für ein Material auch mit einer geringen thermischen Ausdehnung, also mit einem geringen
Wärmeausdehnungskoeffizienten, einhergeht, nähern sich durch eine erfindungsgemäße Ausbildung die Wärmeausdehnungskoeffizienten des Brennbahnbelags-Volumenabschnitts und des Brennbahnbelags an. Mit anderen Worten unterscheiden sich die beiden Wärmeausdehnungskoeffizienten nur sehr gering, insbesondere in prozentualer Sicht.
Wird nun eine erfindungsgemäß ausgebildete Anode eingesetzt, so erwärmt sich durch den Beschuss mit Elektronen der Brennbahnbelag. Diese
Erwärmung führt dazu, dass sich durch die Abfuhr der Wärme nach unten auch der darunter liegende Brennbahnbelags-Volumenabschnitt erwärmt. Mit dieser Erwärmung einhergehend erfolgt eine thermische Ausdehnung des
Brennbahnbelags sowie des Brennbahnbelags-Volumenabschnitts. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist diese jeweilige thermische
Ausdehnung zueinander jedoch ähnlich beziehungsweise unterscheidet sich nur in geringer Weise.
Durch das Vorsehen eines Materials mit wenigstens einer Grundmatrix aus hochschmelzendem Metall für den Brennbahnbelags-Volumenabschnitt wird eine Anode zur Verfügung gestellt, deren Unterschiede in der thermischen Ausdehnung zwischen Brennbahnbelag und Brennbahnbelags- Volumenabschnitt nur sehr gering sind. Aufgrund der geringen
Unterschiedlichkeit der thermischen Ausdehnung wird auch die damit
entstehende Verbundspannung reduziert. Da eine solche Verbundspannung als einer der Gründe für ein Verbiegen der Anode, wie auch für das Aufreißen des Verbindungsbereichs zwischen den Brennbahnbelag und dem
Brennbahnbelags-Volumenabschnitt gesehen werden kann, wird dieses Risiko durch die vorliegende Erfindung reduziert beziehungsweise minimiert. Durch diese Reduktion des Aufreiß- und Verbiegensrisikos kann eine deutlich längere Erstreckung des Brennbahnbelags bei einer erfindungsgemäßen Anode ausgeführt werden. Im Vergleich zu bekannten Anoden können bei einer erfindungsgemäßen Anode auch einzelne Brennbahnbeläge erzielbar werden, die ein oder sogar mehrere Meter lang sind.
Bei einer erfindungsgemäßen Anode ist die Differenz in der Wärmeausdehnung bezüglich des Materials des Brennbahnbelags und des Materials des
Brennbahnbelags- Volumenabschnitts kleiner als 5 χ 10"6 1/K, insbesondere kleiner als 2 χ 10"6 1/K. Diese besonders geringen Differenzen der Wärmeausdehnung führen zu besonders geringen Verbundspannungen durch die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Brennbahnbelag und dem
Brennbahnbelags-Volumenabschnitt. Das Material der Brennbahn kann zum Beispiel zumindest hauptsächlich
Molybdän oder Wolfram aufweisen. Insbesondere ist es eine Wolfram-basierte Legierung. Zum Beispiel ist darunter eine Legierung zu verstehen die über 50 Gewichtsprozent Wolfram aufweist. Ein weiterer Bestandteil einer solchen Legierung kann zum Beispiel Rhenium sein.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter dem Begriff eines "hoch schmelzenden Metalls" insbesondere ein Metall zu verstehen, dessen
Schmelzpunkt oberhalb von 2000 °C liegt. Die Materialien sowohl für den Brennbahnbelag, als auch für den Brennbahnbelags-Volumenabschnitt, insbesondere dessen wenigstens einer Grundmatrix, sind vorzugsweise rekristallisierte Materialien.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann es sich bei dem Kühlkanal um eine einfache Bohrung handeln, oder aber auch um eine komplexere
Ausführung. So ist es zum Beispiel möglich, dass der Kühlkanal durch eine separate Wandung begrenzt wird, die an dem Anodenkörper anliegt. Es ist auch möglich, dass ein solches Rohr zur Ausbildung der Wandung zum Beispiel aus einem anderen Material, wie möglicherweise Kupfer oder Stahl, gefertigt ist. Selbstverständlich sind auch Rohre aus Materialien denkbar, die dem Material des Anodenkörpers, insbesondere des Brennbahnbelags-Volumenabschnitts, entsprechen. Auch ist es vorteilhaft, wenn die Wandungen selbst einstückig mit dem Anodenkörper und/oder dem Brennbahnbelags-Volumenabschnitt ausgebildet sind. Eine erfindungsgemäße Anode kann dahingehend weitergebildet sein, dass der Anodenkörper monolithisch ausgebildet ist. Unter einer monolithischen
Ausbildung ist die Fertigung aus einem einzigen Materialstück zu verstehen. Dabei kann eine besonders kompakte und besonders dichte Fertigung insbesondere mit Hinblick auf den Kühlkanal erzielt werden. Darüber hinaus müssen keine zusätzlichen Verbindungsschritte einzelner Bauteile für den Anodenkörper durchgeführt werden. Dies bedeutet auch, dass der
Brennbahnbelags-Volumenabschnitt ein monolithischer Bestandteil des Anodenkörpers ist. Dabei kann trotz der monolithischen Ausgestaltungsform eine unterschiedliche Materialausgestaltung des Brennbahnbelags-
Volumenabschnitts im Vergleich zu dem Rest des Anodenkörpers vorgesehen sein.
Bei mehrteiligen Anodenkörpern, ist insbesondere der Teil, welcher den Brennbahnbelags-Volumenabschnitt aufweist sowie in welchem der Kühlkanal verläuft, ein monolithischer Teil. Neben den äußerst geringen
Fertigungsaufwänden hinsichtlich der einzelnen Fertigungsschritte und möglicherweise spanenden Bearbeitungen kann auf diese Weise ein Verbund erzeugt werden, der besonders geringe Verbundspannungen mit sich bringt. Durch die monolithische Ausbildung kann darüber hinaus auf eine
Qualitätskontrolle hinsichtlich der möglichen Verbindungsarten zwischen ansonsten notwendigen Einzelbauteilen verzichtet werden.
Auch vorteilhaft ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Anode der
Brennbahnbelags-Volumenabschnitt und der Brennbahnbelag aus dem gleichen Material bestehen. Das gleiche Material sowohl für den
Brennbahnbelag, als auch für den Brennbelags-Volumenabschnitt bringt den Vorteil mit sich, dass keine oder im Wesentlichen keine Unterschiede mehr hinsichtlich des Wärmeausdehnungskoeffizienten der beiden Materialien mehr bestehen. Die beiden aneinander angrenzenden Bauteile, die miteinander in stoffschlüssiger Verbindung stehen, sind somit differenzfrei hinsichtlich ihrer thermischen Ausdehnung. Mögliche entstehende Verbundspannungen zwischen diesen Bauteilen resultieren daher nur noch über mögliche
Temperaturdifferenzen, die jedoch deutlich geringer ausfallen, als dies bei unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten unterschiedlicher
Materialien der Fall wäre. Darüber hinaus verläuft eine Temperatur über die verschiedenen Bauteile hinweg im Wesentlichen kontinuierlich verteilt.
Temperaturknicke und damit Ausdehnungssprünge zwischen einzelnen Bauteilen werden auf diese Weise vermieden. Eine solche Ausführungsform kann als ein besonders vorteilhafter, insbesondere als ein idealer Zustand, bezeichnet werden.
Ein weiterer Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Anode der Anodenkörper im Wesentlichen aus einem einzigen Material, nämlich dem Material des Brennbahnbelags-Volumenabschnitts besteht. Mit anderen Worten ist hier nicht nur eine monolithische Ausführungsform des Anodenkörpers, sondern auch eine materialeinheitliche Ausführungsform des Anodenkörpers bei dieser Ausführungsform gefordert. Dies vereinfacht die Fertigung noch weiter, da der gesamte Anodenkörper aus einem einzigen Materialstück gefertigt werden kann. Entweder in aufbauender Weise und/oder in spanender Bearbeitung durch Fräsen und/oder Bohren, kann eine erfindungsgemäße Anode, insbesondere der Anodenkörper gefertigt werden. Neben der Fertigung wird auch im Einsatz ein Vorteil erzielt. So werden keine Verbundspannungen im Material des Anodenkörpers möglich, da dieser materialeinheitlich
ausgebildet ist. Insbesondere ist hier darauf hinzuweisen, dass trotz der Ausbildung aus einem einzigen Material auch eine Mehrteiligkeit vorliegen kann. Im Gegensatz zu einer monolithischen Ausführungsform, die bei einem einzigen Material auch möglich ist, kann aus einem einzigen Material auch eine Vielzahl einzelner Bauteile für den Anodenkörper hergestellt werden, die anschließend miteinander insbesondere stoffschlüssig verbunden werden. Die stoffschlüssige Verbindung der einzelnen Bauteile erfolgt dabei zum Beispiel durch Verschweißen oder Verlöten der einzelnen Bauteile. Insbesondere weitere Anschlussteile, wie zum Beispiel Abschlussstopfen oder
Anschlussbuchsen sind dabei vorzugsweise nicht monolithisch ausgebildet, aber Teil des Anodenkörpers. Auch sie können aus dem gleichen Material bestehen wie der Brennbahnbelags-Volumenabschnitt.
Ebenfalls von Vorteil kann es sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Anode der Brennbahnbelag und der Anodenkörper monolithisch ausgebildet sind. Beispielsweise sind alle Materialien des Brennbahnbelags und des
Anodenkörpers aus Wolfram ausgebildet, beziehungsweise weisen eine
Wolfram-basierte Legierung als Grundmatrix auf. Diese Ausführungsform bringt es mit sich, dass Brennbahnbelag und Anodenkörper durch die monolithische Ausführungsform den gewünschten Stoffschluss erzeugen und darüber hinaus für alles vorzugsweise ein und dasselbe Material verwendet wird. Dies bringt neben der noch weiter vereinfachten Fertigung einen Idealzustand hinsichtlich der entstehenden Verbundspannungen zwischen den einzelnen Bauteilen, nämlich dem Brennbahnbelags-Volumenabschnitt, dem Rest des
Anodenkörpers und dem Brennbahnbelag selbst mit sich.
Ein weiterer Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäße n Anode der Anodenkörper zumindest zweiteilig ausgeführt ist, wobei die einzelnen Teile sich entlang der Haupterstreckungsrichtung des Brennbahnbelags erstrecken und miteinander stoffschlüssig verbunden sind. Bei dieser Ausführungsvariante können besonders kostengünstig gekrümmte Anoden hergestellt werden, also eine Anode, die sich entlang ihrer linearen Haupterstreckungsrichtung an einer gekrümmten Linie orientiert. Zum Beispiel können zwei Halbschalen gefertigt werden, aus deren jeweils gegenüberliegender Kontaktfläche eine Ausfräsung für die Erzeugung des Kühlkanals erfolgt. Auch Ausrichtmöglichkeiten für die einzelnen Bauteile zueinander sind möglich, um die einzelnen
Anodenkörperbauteile miteinander zu verbinden. Das Verbinden erfolgt vorzugsweise durch ein stoffschlüssiges Verfahren, wie zum Beispiel durch einen Löt- oder Schweißvorgang.
Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Anode der Kühlkanal durch zumindest zwei Teile des Anodenkörpers ausgebildet ist. Auf diese Weise wird eine noch freiere Geometrie des Kanals möglich.
Insbesondere die explizite Lage des Kanals innerhalb des Anodenkörpers, wie auch der Verlauf des Kühlkanals und mögliche Variationen des Querschnitts des Kühlkanals sind durch diese Ausführungsform durch eine entsprechende Steuerung des Fräsvorgangs bei der Herstellung des Kühlkanals möglich. Ein weiterer Vorteil kann es sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Anode der Kühlkanal vakuumdicht im Anodenkörper ausgebildet ist. Bei einer solchen Ausführungsform wird der Kühlkanal sozusagen direkt ausgebildet. Eine weitere Abdichtung, wie zum Beispiel durch separate Schläuche oder Rohre, ist nicht erforderlich. Eine Nachbearbeitung zur Erzeugung der Vakuumdichtheit kann daher unterbleiben. Unter "vakuumdicht" ist dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Kühlkanal zu führen, der nach der Messmethode nach DIN
EN 13185 gemäß den Messverfahren der Gruppe A eine Helium-Leckrate aufweist, die kleiner oder gleich als 1x10"8 mbar/s ist. Auf diese Weise kann der Kühlkanal kostengünstig und direkt ausgebildet sein, um ein Kühlfluid zu führen. Selbstverständlich sind zusätzlich noch Anschlussmöglichkeiten, wie zum Beispiel Anschlussbuchsen vorzusehen, um das Kühlmittel in gewünschter Weise in den Kühlkanal einzuleiten, beziehungsweise aus diesem Kühlkanal wieder zu entfernen.
Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Anode der Anodenkörper zumindest im Bereich des Brennbahnbelags-Volumenabschnitts eine spitzwinklig angestellte Seitenfläche aufweist, auf welcher der
Brennbahnbelag zumindest teilweise angeordnet ist. Die spitzwinklige
Anstellung ermöglicht dabei eine noch bessere Anordnung in dem
Röntgenapparat. Insbesondere kann auf diese Weise die Anbindung in der Röntgenvorrichtung frei gewählt werden, da durch die spitzwinklige Anstellung der Seitenfläche die Ausrichtung des Brennbahnbelags erfolgt. Dabei ist die Ausrichtung des spitzen Winkels vorzugsweise derart, dass bei der Anordnung der Anode in der Röntgenvorrichtung in gewünschter Richtung die
Röntgenstrahlung mit der höchsten Intensität austritt. Insbesondere ist dies im Bereich von 7 bis 15° ausgehend von dem Brennbahnbelag der Fall.
Es kann weiter von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Anode der Brennbahnbelags-Volumenabschnitt aus einem der folgenden Materialien besteht:
- Wolfram,
- Molybdän,
- Wolfram-basierte Legierung mit mehr als 50 Gewichtsprozent
Wolfram,
- Molybdän-basierte Legierung mit mehr als 50 Gewichtsprozent
Molybdän, - Wolfram-basierter Verbund mit mehr als 50 Gewichtsprozent
Wolfram,
- Molybdän-basierter Verbund mit mehr als 50 Gewichtsprozent
Molybdän.
Unter einem Verbund, der Wolfram-basiert oder Molybdän-basiert ausgebildet ist, ist insbesondere der Verbund mit einem anderen Metall zu verstehen. Das andere Metall kann dabei zum Beispiel ein Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit, wie zum Beispiel Kupfer sein. Mit anderen Worten werden Poren in einer Wolfram-Grundmatrix beziehungsweise einer Molybdän-Grundmatrix, beziehungsweise einem hochschmelzenden andersartigem Metall als
Grundmatrix genutzt, um mit einem anderen Metall gefüllt zu werden. Mit anderen Worten können auf diese Weise Wärmeleitkanäle entstehen, die eine verbesserte Wärmeabfuhr von dem Brennbahnbelag zum Kühlkanal
ermöglichen. Gleichzeitig erhält die Grundmatrix aus dem hochschmelzenden Metall jedoch die Vorteile, wie sie hinsichtlich der geringeren Verbiegung und der Reduktion des Risikos des Aufreißens der stoffschlüssigen Verbindung zwischen Brennbahnbelags-Volumenabschnitt und Brennbahnbelag bereits in der Einleitung dieser Erfindung beschrieben worden sind. Die Porengrößen bei einem Verbund liegen dabei vorzugsweise zwischen 2 und 100 μιτι,
insbesondere zwischen 2 und 50 pm . Eine solche Porengröße dient dazu, dass eine ausreichende Wärmeabführung durch entsprechend eingelagerte Metalle möglich wird, und gleichzeitig die notwendige Hitzeresistenz hinsichtlich des Schmelzpunktes wie auch hinsichtlich des Wärmeausdehnungskoeffizienten erzielt wird.
Ein weiterer Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Anode für die Erzeugung der stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Brennbahnbelag und dem Brennbahnbelags-Volumenabschnitt maximal eine Zwischenschicht angeordnet ist. Diese Zwischenschicht ist sowohl stoffschlüssig mit dem
Brennbahnbelag, als auch stoffschlüssig mit dem Brennbahnbelags- Volumenabschnitt verbunden. Eine stoffschlüssige verbundene Zwischensicht ist zum Beispiel Lot. Dieses kann durch Lötverfahren den Stoffschluss zum Brennbahnbelag, wie auch zum Brennbahnbelags-Volumenabschnitt herstellen. Durch die maximal eine Zwischenschicht wird eine mögliche Wärmeisolation durch eine solche Zwischenschicht reduziert. Es wird gewährleistet, dass trotz der Anordnung dieser Zwischenschicht für die stoffschlüssige Verbindung eine möglichst schnelle und effektive Abfuhr der durch den Elektronenbeschuss erzeugten Wärme von dem Brennbahnbelag möglich wird. Darüber hinaus wird die Komplexität einer erfindungsgemäßen Anode reduziert, da nur noch das Aufbringen einer einzigen Zwischenschicht notwendig ist. Da ein
hochschmelzendes Metall zumindest als Grundmatrix für den
Brennbahnbelags-Volumenabschnitt verwendet wird, ist im Gegensatz zu den hohen Aufwendungen bei Drehanoden ein schrittweises Anpassen der
Temperaturen über eine Vielzahl von Zwischenschichten nicht mehr notwendig. Neben der geringen Komplexität kann hier auch Volumen, Gewicht und vor allem Zeitaufwand bei der Herstellung eingespart werden. Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Anode
zumindest ein Wandungsabschnitt des Kühlkanals parallel oder im
Wesentlichen parallel zu dem Brennbahnbelag ausgerichtet ist. Das bedeutet, dass der Wandungsabschnitt des Kühlkanals zumindest abschnittsweise entlang der Haupterstreckungsrichtung der Anode verläuft. Damit wird der Abstand zumindest dieses Wandungsabschnitts des Kühlkanals zum
Brennbahnbelagsabschnitt über die Breite und über die Länge des
Brennbahnbelags im Wesentlichen konstant gehalten. Somit ist sichergestellt, dass ein im Wesentlichen konstanter Abtrag von Wärme aus dem
Brennbahnbelag über den gesamten Verlauf des Brennbahnbelags ermöglicht wird. Dies dient dazu, einzelne Hitzeinseln zu vermeiden, um sicherzustellen, dass der Brennbahnbelag eine konstante und im Wesentlichen kontinuierliche Alterung im Gebrauch über den gesamten Verlauf des Brennbahnbelags ermöglicht. Es ist dabei darauf hinzuweisen, dass der Kühlkanal unterschiedliche
Ausbildungsformen aufweisen kann. Insbesondere hinsichtlich seines freien Strömungsquerschnittes ist er dabei an die Notwendigkeit des Fluidstroms des Kühlfluids anzupassen. Dabei sind sowohl runde, halbrunde, rechteckige, als auch quadratische oder anders geformte Öffnungsquerschnitte für den Kühlkanal denkbar. Neben den notwendigen Strömungsverhältnissen im
Inneren des Kühlkanals ist dabei vorzugsweise auch noch auf die entsprechend einzusetzenden Fertigungsverfahren Rücksicht zu nehmen. Alternativ zu einer vollständig parallelen Ausbildung des Kanals ist es auch möglich, dass der Kanal entlang der Länge des Brennbahnbelags mit immer geringer werdendem Abstand verläuft. Da über den Verlauf des Kühlkanals das Kühlfluid im Inneren des Kühlkanals Wärme aufnimmt, wird die Wärmedifferenz im Verlauf des Kühlkanals zum Brennbahnbelag abnehmen. Um nun trotzdem für den Brennbahnbelag eine im Wesentlichen konstante Kühlung
beziehungsweise eine im Wesentlichen konstante Temperatur zu erzielen, kann durch die Abstandsvariation zwischen Kühlkanal und Brennbahnbelag eine im Wesentlichen konstante Temperatur des Brennbahnbelags durch
unterschiedlich stark ausgeprägte Wärmeabfuhr erzielt werden.
Ein weiterer Vorteil ist es, wenn im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Kühlkanal der Anode für die direkte Führung eines Kühlfluids ausgebildet ist. Das Kühlfluid ist dabei vorzugsweise eine Flüssigkeit. Der Kanal ist also entsprechend dicht ausgebildet, insbesondere flüssigkeitsdicht, so dass eine zusätzliche Abdichtung nicht mehr notwendig ist. Insbesondere kann auf diese Weise ein innenliegender Schlauch oder ein innenliegendes Rohr verhindert werden. Die Reduktion der Komplexität bringt bei der Fertigung und bei der Materialauswahl Kostenvorteile mit sich. Darüber hinaus werden mögliche Verbundspannungen zwischen zusätzlich notwendigen Materialien der sonst zusätzlich notwendigen Abdichtungen bei dieser Ausführungsform vermieden. Die Wandung des Kühlkanals ist also bereits Bestandteil des Anodenkörpers beziehungsweise Bestandteil des Brennbahnbelags-Volumenabschnitts.
Ebenfalls vorteilhaft ist es bei einer erfindungsgemäßen Anode, wenn der Brennbahnbelag eine Länge aufweist, die größer als die zweifache Breite des Brennbahnbelags beträgt. Insbesondere sind dabei Längen von 20 bis 1500 mm vorteilhaft. Insbesondere die großen Längen über einen Meter für einen Brennbahnbelag sind vorteilhaft, da trotz des Fertigungsaufwandes eine besonders große Anode gemäß der vorliegenden Erfindung herstellbar ist. Damit können bereits wenige Anoden gemäß der vorliegenden Erfindung einen besonders großflächigen Bereich für die Röntgenüberwachung
beziehungsweise die Erzeugung von Röntgenbildern ermöglichen. Bei einem Computertomographen, welcher 360° umlaufende Röntgenbilder in
dreidimensionalen bildgebenden Verfahren erzeugen soll, reicht es zum
Beispiel aus, wenn vier solcher erfindungsgemäßen Anoden mit einer
Krümmung um jeweils 90° den umlaufenden Umfang eines solchen
Computertomographen abdecken. Die notwendigen Überschneidungen beziehungsweise Überlappungen an den Stößen zwischen den einzelnen Anoden werden somit minimiert, so dass höhere Auflösungen bei gleichzeitig kostengünstigerer Fertigung der Anode erzielbar sind. Die Breite eines erfindungsgemäßen Brennbahnbelags liegt zum Beispiel bei 10 bis 20 mm. Die Faktoren hinsichtlich der Länge des Brennbahnbelags sind vorzugsweise größer als die zweifache Breite, insbesondere größer als die fünffache Breite, bevorzugt größer als die zehnfache Breite des Brennbahnbelags. Die
Hauptvorteile der vorliegenden Erfindung werden insbesondere erzielt, wenn die Länge des Brennbahnbelags das Hundertfache oder sogar die
hundertfünfzigfache Breite des Brennbahnbelags beträgt. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für die Herstellung einer Anode mit linearer Haupterstreckungsrichtung für eine
Röntgenvorrichtung, aufweisend die folgenden Schritte:
• Ausbilden eines Kühlkanals in einem Anodenkörper,
· Platzieren eines Brennbahnbelags auf einer Seitenfläche eines
Brennbahnbelags-Volumenabschnitts des Anodenkörpers, der aus einem Material mit wenigstens einer Grundmatrix aus hochschmelzendem Metall besteht und sich bis zum Kühlkanal erstreckt und
· Stoffschlüssiges Verbinden zumindest des Brennbahnbelags an dem Brennbahnbelags-Volumenabschnitt.
Voranstehendes Verfahren wird insbesondere angewendet, um eine
erfindungsgemäße Anode zu erzeugen. Anschließend an das stoffschlüssige Verbinden oder bereits vorausgehend bei der Ausbildung eines erfindungsgemäßen Kühlkanales, kann ein Krümmung erzeugt werden, so dass auch mit einem erfindungsgemäßen Verfahren eine Anode mit linearer
Hauterstreckung erzielbar ist, wobei die Hauterstreckungsrichtung sich entlang einer Geraden oder entlang eines linienförmigen Krümmungsverlaufes erstreckt. Weitere Anschlussteile können anschließend zum Beispiel durch ein stoffschlüssiges Verfahren, oder gemeinsam während dem stoffschlüssigen Verbinden zumindest des Brennbahnbelags, durchgeführt werden. Solche Anschlussteile sind zum Beispiel Anschlussbuchsen für das Kühlfluid oder Verschlussstopfen für Öffnungen im Anodenkörper. Ein erfindungsgemäßes Verfahren führt zu einer erfindungsgemäßen Anode, so dass auch durch ein erfindungsgemäßes Verfahren die Vorteile erzielbar sind, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Anode erläutert worden sind. Die vorliegende Erfindung wird näher erläutert anhand der beigefügten
Zeichnungsfiguren. Die dabei verwendeten Begrifflichkeiten "links", "rechts", "oben" und "unten" beziehen sich auf eine Ausrichtung der Zeichnungsfiguren mit normal lesbaren Bezugszeichen. Es zeigen: Figur 1 im schematischen Querschnitt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anode,
Figur 2a eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anode im
schematischem Querschnitt,
Figur 2b eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anode im schematischen Querschnitt,
Figur 2c eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anode im schematischen Querschnitt,
Figur 3 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anode im schematischen Querschnitt,
Figur 4a eine erfindungsgemäße Anode während eines ersten
Herstellungsschrittes,
Figur 4b die erfindungsgemäße Anode gemäß Figur 4a in einem zweiten
Herstellungsschritt, die erfindungsgemäße Anode gemäß Figur 4a in einem dritten Herzstellungsschritt,
eine erfindungsgemäße Anode gemäß Figur 4a in einem vierten Herstellungsschritt,
eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anode in einem ersten Herstellungsschritt,
die Ausführungsform der Anode gemäß Figur 5a in einem zweiten Herstellungsschritt,
die Ausführungsform der Anode gemäß Figur 5a in einem dritten Herstellungsschritt.
In Figur 1 ist in schematischem Querschnitt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anode -10- dargestellt. Hier ist gut zu erkennen, dass es sich bei dieser Ausführungsform um einen Anodenkörper -20- mit zwei
Teilen -20a- und -20b- handelt. Der erste Teil -20a- des Anodenkörpers -20- weist dabei den Brennbahnbelags-Volumenabschnitt -22- auf. Mit diesem Brennbahnbelags-Volumenabschnitt -22- stoffschlüssig verbunden ist der Brennbahnbelag -30-. Zwischen dem Brennbahnbelag -30- und dem
Brennbahnbelags-Volumenabschnitt -22- ist eine einzige Zwischenschicht -50- vorgesehen. Diese einzige Zwischenschicht -50- ist als Lotschicht ausgeführt und ist stoffschlüssig sowohl mit dem Brennbahnbelag -30-, als auch mit dem Brennbahnbelags-Volumenabschnitt -22- verbunden.
Weiter ist der Figur 1 zu entnehmen, dass sowohl die Zwischenschicht -50-, als auch der Brennbahnbelag -30- vertieft in dem Anodenkörper -20-, insbesondere dem ersten Teil -20a- des Anodenkörpers -20- aufgenommen ist. Da der Brennbahnbelag -30- unter sehr hoher elektrischer Spannung steht, wird durch die vertiefte Anordnung ein Spannungsüberschlag, also ein Lichtbogen, an den Kanten des Brennbahnbelags -30- verhindert.
Bei der Ausführungsform der Figur 1 ist der Kühlkanal -40- zwischen den beiden Teilen -20a- und -20b- des Anodenkörpers -20- ausgebildet. Später wird eine solche Ausbildung mit Bezug auf die Figuren 2a, 2b und 2c noch näher erläutert. Darüber hinaus ist der Kühlkanal -40- für den Anschluss an eine externe Kühlmittelversorgung mit einem Anschluss -60- versehen. Bei diesem Anschluss -60- handelt es sich um eine eingesetzte Buchse, die zum Beispiel durch ein stoffschlüssiges Verbindungsverfahren mit zumindest einem oder beiden Teilen -20a- und -20b- des Anodenkörpers -20- verbunden ist. Diese stoffschlüssige Verbindung wird insbesondere ebenfalls durch ein Lötverfahren erzielt. Selbstverständlich kann der Anschluss -60- auch in anderen Geometrien in andere Richtungen ragen, zum Beispiel von unten her in den Kühlkanal -40- führen. Hierbei wird insbesondere eine anwendungsspezifische Ausrichtung erfolgen, so dass der Anschluss -60- mit Bezug auf den Platzbedarf beim Einsatz der erfindungsgemäßen Anode - 0- gesetzt wird.
Die Figuren 2a bis 2c zeigen drei verschiedene Varianten, wie der
Anodenkörper -20- zur Ausbildung des Kühlkanals -40- zusammengesetzt sein kann. All diesen Varianten ist gemeinsam, dass, wie bei der Ausführungsform der Figur 1 , der Brennbahnbelag -30- über einzige Zwischenschicht -50- stoffschlüssig mit dem Brennbahnbelags-Volumenabschnitt -22- verbunden ist. Der Anodenkörper -20- bei all diesen drei Varianten ist jeweils mehrteilig, insbesondere zweiteilig, aus einem ersten Teil -20a- und einem zweiten
Teil -20b- ausgebildet.
Bei Figur 2a wird der Kühlkanal durch beide Teile -20a- und -20b- des
Anodenkörpers -20- ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform weist der
Kühlkanal -40- einen runden Strömungsquerschnitt auf, so dass jeweils ein halbrunder freier Querschnitt in dem jeweiligen Teil -20a- und -20b- des
Anodenkörpers -20- ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsform ist der erste Teil -20a- vorzugsweise vollständig aus dem Material des Brennbahnbelags- Volumenabschnitts, also insbesondere einer Wolfram- oder Molybdän-basierten Legierung, hergestellt. Der zweite Teil -20b- des Anodenkörpers -20-, welcher unterhalb des Kühlkanals abschließt, kann auch aus einem kostengünstigeren Material, zum Beispiel Edelstahl oder Kupfer, hergestellt sein.
Auch in Figur 2b ist eine zweiteilige Ausführungsform des Anodenkörpers -20- gezeigt. Hier wird jedoch der Kühlkanal -40- nur im unteren Teil -20b- des Anodenkörpers -20- ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass eine spanende Bearbeitung beziehungsweise eine anderweitige Ausbildung des
Kühlkanals -40- nur in einem der beiden Teile -20a- und -20b- des
Anodenkörpers -20- erfolgen muss. Dies reduziert die Fertigungstiefe für eine solche erfindungsgemäße Anode -10-. Um den Kühlkanal -40- abzudecken, ist der erste Teil -20a- auf den zweiten Teil -20b- aufgesetzt. Wie auch bei der Ausführungsform der Figur 2a sind die beiden Teile -20a- und -20b- des Anodenkörpers -20- miteinander stoffschlüssig, zum Beispiel durch ein
Lötverfahren, verbunden. Auf diese Weise wird der Kühlkanal -40- im
Wesentlichen vollständig vakuumdicht ausgeführt, so dass er insbesondere direkt, also ohne weiteres Einführen eines zusätzlichen Rohres als Wandung, für die Förderung von Kühlfluid Verwendung finden kann.
Figur 2c zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anode -10-, bei welcher der Kühlkanal -40- einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist. Bei dieser Ausführungsform ist der Brennbahnbelags- Volumenabschnitt -22- im Wesentlichen gleich dem ersten Teil -20a- des Anodenkörpers -20-. Auch hier sind die beiden Teile -20a- und -20b- miteinander stoffschlüssig verbunden, so dass ein vakuumdichter Abschluss des Kühlkanals -40- erzielt wird. Bei dieser Ausführungsform wird das hochschmelzende Metall zumindest als Grundmatrix für den Brennbahnbelags-Volumenabschnitt -22- hinsichtlich der
Volumenerstreckung auf ein Minimum reduziert. Dies reduziert demnach auch die entsprechend notwendigen Kosten für die gesamte Anode -10-, da für den zweiten Teil -20b- zum Beispiel ein kostengünstigeres Material zum Einsatz kommen kann.
In Figur 3 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Anode -10- dargestellt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von Figur 1 dadurch, dass der Kühlkanal -40- nicht nur schmäler ausgebildet ist, sondern darüber hinaus auch noch mit Bezug auf den Brennbahnbelag -30-, sich diesem Brennbahnbelag -30- annähert. Kühlfluid, welches durch den Anschluss -60- in den Kühlkanal -40- gelangt, wird also den Abstand zu dem zu kühlenden Brennbahnbelag -30- über den Verlauf des Kühlkanals -40- minimieren. So wird am Anfang eine schlechtere Wärmeabtragung und am Ende des
Kühlkanals -40- eine verbesserte Wärmeabtragung stattfinden. Da sich das Kühlfluid über den Verlauf des Kühlkanals -40- erwärmt, ist durch diese
Ausbildung eine konstante oder im Wesentlichen konstante Temperatur des Brennbahnbelags -30- erzielbar. Die Figuren 4a bis 4d sowie 5a bis 5c beschreiben zwei Varianten der
Herstellung einer erfindungsgemäßen Anode. In beiden Fällen ist der jeweilige Brennbahnbelag -30- sowie die Zwischenschicht -50- auf einer Seitenfläche des Anodenkörpers -20- aufgebracht. Der besseren Übersichtlichkeit halber ist hier nicht dargestellt, dass sich sowohl die Zwischenschicht -50-, als auch der Brennbahnbelag -30- in einer Vertiefung befinden, so dass die Kanten des
Brennbahnbelags -30- und der Zwischenschicht -50- beim realen Produkt nicht sichtbar sind, um einen unerwünschten Lichtbogen zu vermeiden.
Die Figuren 4a bis 4d zeigen eine Variante der Herstellung eines
Anodenkörpers -20-, welcher eine im Wesentlichen monolithische
Ausführungsform aufweist. Aus einem im Wesentlichen barrenförmigen Stück hochschmelzenden Metalls wird der Anodenkörper -20- gefertigt. In einem ersten Schritt werden die entsprechenden Seitenflächen spanend bearbeitet und eine Seitenfläche, welche auch zumindest teilweise den Brennbahnbelags- Volumenabschnitt -22- bildet, durch Fräsung spitzwinklig angestellt. Im nächsten Schritt, wie er in Figur 4b dargestellt ist, wird zum Beispiel durch spanende Bearbeitung in Form der Verwendung eines Bohrverfahrens, der Kühlkanal -40- erzeugt. Anschließend kann die Zwischenschicht -50- in Form eines Lotes und der Brennbahnbelag -30- auf dem Brennbahnbelags- Volumenabschnitt -22- aufgelegt werden, so dass durch das stoffschlüssige Verbindungsverfahren, zum Beispiel einem Lötverfahren, die stoffschlüssige Verbindung in erfindungsgemäßer Weise hergestellt wird. Je nach
Einsatzsituation kann anschließend zusätzlich eine Krümmung erzeugt werden. Im Ergebnis ist eine gekrümmte Seitenfläche des Anodenkörpers -20- zu erkennen, so dass auch eine gekrümmte Ausführungsform des
Brennbahnbelags -30- und der Zwischenschicht -50- die Folge ist. Somit können auch vollumfängliche Abbildungen einer Röntgenvorrichtung, wie zum Beispiel bei einem Computertomographen oder bei einer Gepäck-Scanröhre, durch eine erfindungsgemäße Anode -10- Einsatz ermöglicht werden. Die Figuren 5a bis 5c zeigen eine Variante, bei welcher eine mehrteilige Ausführungsform des Anodenkörpers -20- für die Herstellung der Anode -10- verwendet wird. Hier kann das jeweilige Teil -20a- und -20b- des
Anodenkörpers -20- separat vorgefertigt werden, so dass zum Beispiel durch das Fräsen als spanende Bearbeitung der Kühlkanal -40- in den einzelnen Teilen -20a- und -20b- des Anodenkörpers -20- ausgebildet werden kann. Anschließend werden die einzelnen Teile zusammengesetzt, so dass durch ein stoffschlüssiges Verbinden der Teile -20a- und -20b- der Anodenkörper -20- hergestellt wird. Bei dieser Variante ist es darüber hinaus besonders einfach möglich, auch ein Innenrohr in den Kühlkanal -40- einzuführen, da dieses nur eingelegt werden muss, bevor die beiden Teile -20a- und -20b- miteinander verbunden werden. Die Figur 5c zeigt den finalen Schritt, bei welchem, ähnlich wie zu Figur 4c, der Brennbahnbelag -30- und die Zwischenschicht -50- aufgelegt und zur stoffschlüssigen Verbindung ausgebildet werden.
Die voranstehenden Beschreibungen zu den einzelnen Ausführungsformen erläutern die vorliegende Erfindung nur im Rahmen von Beispielen.
Selbstverständlich können Merkmale der einzelnen Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste 10 Anode
20 Anodenkörper
20a erster Teil des Anodenkörpers
20b zweiter Teil des Anodenkörpers
22 Brennbahnbelags-Volumenabschnitt
30 Brennbahnbelag
40 Kühlkanal
50 Zwischenschicht
60 Anschluss

Claims

Patentansprüche
1. Anode (10) mit linearer Haupterstreckungsrichtung für eine
Röntgenvorrichtung, aufweisend einen Anodenkörper (20) und einen Brennbahnbelag (30), der an einem Brennbahnbelags-
Volumenabschnitt (22) des Anodenkörpers (20) stoffschlüssig mit dem Anodenkörper (20) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass im
Inneren des Anodenkörpers (20) zumindest ein Kühlkanal (40) für die Kühlung des Anodenkörpers (20) und des Brennbahnbelags (30) angeordnet ist und zumindest der Brennbahnbelags-
Volumenabschnitt (22) aus einem Material mit wenigstens einer
Grundmatrix aus hochschmelzendem Metall besteht, und dass sich der Brennbahnbelags-Volumenabschnitt (22) bis zum Kühlkanal (40) erstreckt.
Anode (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Anodenkörper (20) monolithisch ausgebildet ist.
Anode (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennbahnbelag (30) und der
Brennbahnbelags-Volumenabschnitt (22) aus dem gleichen Material bestehen.
Anode (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anodenkörper (20) im Wesentlichen aus einem einzigen Material, nämlich dem Material des Brennbahnbelags- Volumenabschnitts (22) besteht.
5. Anode (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Brennbahnbelag (30) und der
Anodenkörper (20) monolithisch ausgebildet sind.
6. Anode (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anodenkörper (20) zumindest zweiteilig ausgeführt ist, wobei die einzelnen Teile (20a, 20b) sich entlang der Haupterstreckungsrichtung des Brennbahnbelags (30) erstrecken und miteinander stoffschlüssig verbunden sind.
7. Anode (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der
Kühlkanal (40) durch zumindest zwei Teile (20a, 20b) des
Anodenkörpers (20) ausgebildet ist.
8. Anode (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (40) vakuumdicht im
Anodenkörper (20) ausgebildet ist.
Anode (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anodenkörper (20) zumindest im Bereich des Brennbahnbelags-Volumenabschnitts (22) eine spitzwinklig angestellte Seitenfläche aufweist, auf welcher der Brennbahnbelag (30) zumindest teilweise angeordnet ist.
Anode (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennbahnbelags-Volumenabschnitt (22) aus einem der folgenden Materialien besteht:
• Wolfram,
• Molybdän,
• Wolframbasierte Legierung mit mehr als 50 Gewichtsprozent
Wolfram,
• Molybdänbasierte Legierung mit mehr als 50 Gewichtsprozent
Molybdän,
• Wolframbasierter Verbund mit mehr als 50 Gewichtsprozent
Wolfram,
• Molybdänbasierter Verbund mit mehr als 50 Gewichtsprozent
Molybdän.
11. Anode (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Erzeugung der stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Brennbahnbelag (30) und dem Brennbahnbelags- Volumenabschnitt (22) maximal eine Zwischenschicht (50) angeordnet ist.
12. Anode (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass zumindest ein Wandungsabschnitt des
Kühlkanals (40) parallel oder im Wesentlichen parallel zu dem
Brennbahnbelag (30) ausgerichtet ist.
13. Anode (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (40) für die direkte Führung eines Kühlfluids ausgebildet ist.
Anode (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennbahnbelag (30) eine Länge aufweist, die größer als die zweifache Breite des Brennbahnbelages (30) beträgt.
Verfahren für die Herstellung einer Anode (10) mit linearer
Haupterstreckungsrichtung für eine Röntgenvorrichtung, aufweisend die folgenden Schritte:
• Ausbilden eines Kühlkanals (40) in einem Anodenkörper (20),
• Platzieren eines Brennbahnbelags (30) auf einer Seitenfläche eines Brennbahnbelags-Volumenabschnitts (22) des Anodenkörpers (20), der aus einem Material mit wenigstens einer Grundmatrix aus hochschmelzendem Metall besteht und sich bis zum Kühlkanal (40) erstreckt und
• Stoffschlüssiges Verbinden zumindest des Brennbahnbelags (30) an dem Brennbahnbelags-Volumenabschnitt (22).
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